Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

СТАЦИОНАРНОЕ СОСТОЯНИЕ

Читайте также:
  1. III. Влияние гормонов на состояние полости рта.
  2. Активное состояние транзистора
  3. АКТУАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ И ПРОБЛЕМЫ СОЦИАЛЬНОЙ ПОЛИТИКИ В РОССИИ
  4. Астматическое состояние
  5. Баланс основных средств. Показатели, характеризующие движение и состояние ОФ
  6. Благоприятное функциональное состояние центральной нервной системы.
  7. Благосостояние потребителя и экономическая политика.
  8. Брачное состояние и брачная структура. Нерегистрируемые браки
  9. Валовой внутренний продукт(ВВП) и чистое экономическое благосостояние
  10. Введение. Современное состояние и развитие экономико-математического моделирования
  11. Вид маркетинга также определяется состоянием спроса.
  12. Влияние характеристик информации на состояние неопределенности

Стационарным называется такое состояние открытой систе­мы, при котором основные макроскопические параметры систе­мы остаются постоянными. Надо подчеркнуть принципиальную разницу между состоянием равновесия и стационарным состоя­нием

-

Отличительные признаки стационарного и равновесного состояний

(Губанов, Утепбергенов, 1978)

 

 

Равновесное состояние Стационарное состояние
Свободная энергия иработоспособ- ность системы минимальны   Энтропия в системе максимальна   Отсутствие градиентов в системе Свободная энергия и работоспосо-­ ность системы постоянны, но не ми­ нимальны Энтропия в системе постоянна засчет равенства продукции и потока энтропии Наличие постоянных градиентов всистеме

 

 

В состоянии равновесия в системе прекращаются все про­цессы, кроме теплового движения молекул; соответственно, вы­равниваются все градиенты. В стационарном состоянии идут химические реакции, диффузия, перенос ионов и другие процес­сы, но они так сбалансированы, что состояние системы в целом не изменяется. В стационарном состоянии существуют гради­енты между отдельными частями системы, но они сохраняют постоянные значения. Это возможно только при условии, что система из окружающей среды получает вещество и свободную энергию, а отдает продукты реакций и выделяющееся тепло. Термодинамическим критерием (условием) стационарного со­стояния является равенство между продукцией энтропии орга­низмом и потоком энтропии из него в окружающую среду:

а полное изменение энтропии равно нулю:

(21)

Понятно, что термодинамическому равновесию свойственно отсутствие потока веществ между системой и средой, тогда как стационарное состояние открытой системы поддерживается бла­годаря обмену веществом и энергией со средой. Именно в ок­ружающей среде открытая система черпает свободную энер­гию, необходимую для поддержания стационарного состояния. Для сохранения термодинамического равновесия затрачивать свободную энергию не нужно,

В биологической системе термодинамическое равновесие ус­танавливается только при наступлении смерти. В обычных ус­ловиях жизни организм поддерживает стационарное состояние, которое характеризуется не отсутствием процессов, а таким их течением (обычно весьма активным и напряженным), при ко­тором они сбалансированы настолько, что основные параметры системы сохраняются неизменными, создавая внешнее впечат­ление «покоя».

Естествоиспытатели давно подметили стремление биологических систем, особенно высокоорганизованных организмов, поддерживать основные пока­затели жизнедеятельности на постоянном уровне в течение всей жизни. В се­редине прошлого века выдающийся физиолог К. Бернар создал представле­ние о постоянстве «внутренней среды организма», под которой понимают кровь, лимфу и межклеточную (интерстициальную) жидкость. В нее «по­гружены-» клетки всех тканей и органов. Внутренняя среда высших жи­вотных характеризуется относительным постоянством физико-химических и физиологических свойств: температуры, рН, содержания кислорода, углекис­лого газа, воды, ионов, сахара и других веществ, относительной стабиль­ностью кровяного давления, клеточного состава крови и других так назы­ваемых физиологических констант.



К. Бернар отводил внутренней среде значение своеобразной «оранжереи.» для клеток. Он утверждал, что «постоянство внутренней среды является необходимым условием свободной жизни высших животных». Наличие внут­ренней среды, свойства которой поддерживаются постоянными даже при значительных изменениях окружающих условий, позволяет человеку сохра­нять жизнь при значительных колебаниях физико-химических параметров внешнего мира.

С 1939 г. в науке укоренился термин «гомеостазис» (производное гре­ческих слов: γωμωιωσ—одинаковый, στασισ—состояние). Это состояние биологической системы обеспечивается взаимодействием внутренней среды организма с внешним миром. Из внешней среды человек получает все, что ему необходимо для жизнедеятельности. Ей организм отдает свои «шлаки». Основными потребителями всего, что берет биологическая система из окру­жающей среды, и производителями «шлаков» являются клетки. Вместе с тем в организме высших животных преобладающая часть клеток не вступает в непосредственный контакт с внешней средой. Клетки контактируют с вну­тренней средой организма, а та, в свою очередь, связана с внешней, средой посредством систем кровообращения, дыхания, пищеварения, выделения.

Следовательно, в обмене клеток с внешним миром существует посред­ник— внутренняя среда организма. Она служит своеобразным «буфером», не дающим внешней среде погубить живые клетки, когда физико-химические свойства внешнего мира резко изменяются. В неблагоприятных условиях внутренняя среда организма способна сохранить свои «оранжерейные» свой­ства за счет регуляции кровообращения, дыхания, выделения, пищеварения. Например, при уменьшении содержания кислорода во вдыхаемом воздухе у человека усиливаются дыхание и кровообращение, что позволяет сохра­нить нормальное содержание кислорода во внутренней среде и обеспечить оптимальное течение окислительных процессов в клетках.

Из сказанного можно понять, что гомеостазис представляет собой именно стационарное состояние организма высших животных.

Термодинамика открытых систем позволяет вскрыть еще од­ну причину целесообразности стационарного состояния для био­логических систем, которая отображена в теореме Пригожина.

 

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
ВТОРОЕ НАЧАЛО ТЕРМОДИНАМИКИ И ЖИВОЙ ОРГАНИЗМ | ТЕОРЕМА ПРИГОЖИНА, ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭВОЛЮЦИИ

Дата добавления: 2014-01-15; Просмотров: 499; Нарушение авторских прав?;


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



ПОИСК ПО САЙТУ:


Рекомендуемые страницы:

Читайте также:
studopedia.su - Студопедия (2013 - 2019) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление
Генерация страницы за: 0.002 сек.